基于液态透镜的腹腔镜可变焦光学部件设计与验证

为了实现可变的术野和拓宽腹腔镜的工作距离，腹腔镜的光学结构需要具备可变焦距的功能。目前，这一功能的实现方式主要包括引入微型电机、设计多光路或者引入可变焦透镜。其中，微型电机对制造工艺要求较高，同时需要透镜之间的机械运动，因此对腹腔镜的封装也有一定要求。多光路的设计虽然避免了透镜之间的机械运动，但是导致腹腔镜后端体积较大，不利于术中手持操作。而可变焦透镜则经历了从制作工艺精细的液晶透镜到现在的快速而稳定的液态透镜的发展，能够提供快速变焦，因此成为设计可变术野、较大工作距离、自动聚焦功能的光学部件的基础技术之一。基于上述技术的对比，我们选择基于液态透镜的光学部件进行研究，最终设计了一款能够满足上述功能的光学部件，采用两片液态透镜和三片固定透镜组合而成，其体积较小且可便捷地安装在传统腹腔镜的后端。本章节详细介绍了该光学部件的设计原理、优化过程以及成像质量验证。